新華社南京1月30日電（記者　陳席元）隨著硅基芯片性能逼近物理極限，全球科學(xué)家正在尋找替代方案，以二硫化鉬為代表的二維半導(dǎo)體就是其中之一。30日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表南京大學(xué)王欣然、李濤濤團隊與東南大學(xué)王金蘭團隊合作論文，他們創(chuàng)新研發(fā)“氧輔助金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)”，突破了制約大尺寸二硫化鉬薄膜規(guī)模化制備的技術(shù)難題。

王欣然介紹，二硫化鉬電學(xué)性能優(yōu)異，但想替代硅基材料并不容易。作為后來者，二硫化鉬需適應(yīng)現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)線的成熟工藝，也就是金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)。

“在氣相沉積過程中，金屬有機前驅(qū)體受熱分解，反應(yīng)產(chǎn)物附著在襯底表面，形成二硫化鉬薄膜。”李濤濤說，然而，傳統(tǒng)的金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)受反應(yīng)動力學(xué)限制，不僅薄膜生長速率慢，而且前驅(qū)體在分解時會產(chǎn)生含碳雜質(zhì)，嚴重影響薄膜質(zhì)量。

為解決這些難題，團隊經(jīng)多年研究，提出引入氧氣輔助，讓氧氣在高溫環(huán)境下與前驅(qū)體中的碳元素相結(jié)合，減少碳污染。按照該思路，團隊試制了6英寸二硫化鉬薄膜，實驗結(jié)果顯示，薄膜生長速率較傳統(tǒng)方法提升兩到三個數(shù)量級。

王欣然表示，目前團隊已掌握二維半導(dǎo)體襯底工程、動力學(xué)調(diào)控等產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。由于硅基半導(dǎo)體產(chǎn)線主要使用12英寸薄膜，團隊正加緊研發(fā)新型氣相沉積設(shè)備，下一步將嘗試規(guī)模化制備12英寸二硫化鉬薄膜。

《科學(xué)》審稿人認為，此次研究攻克了傳統(tǒng)金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)長期難以解決的動力學(xué)限制與碳污染難題，對加快推動二維半導(dǎo)體從實驗室走向生產(chǎn)線具有重要意義。